Un indice di rifrazione è un valore numerico che indica il modo in cui la luce viaggerà attraverso una particolare sostanza in relazione a come viaggia nel vuoto. In generale, l’indice è indicato come un valore decimale, ma si basa sulla velocità della luce nel vuoto divisa per la velocità della luce che viaggia attraverso un particolare mezzo, come il vetro o l’acqua. Questi altri mezzi tendono a ridurre la velocità della luce, e ad alterarne la direzione, e quindi il numero risultante ha un valore maggiore di uno. L’indice di rifrazione per un dato materiale può essere diverso per diversi spettri di luce; quindi un indice solitamente indicherà anche il tipo di energia luminosa utilizzata.
Chiamato anche indice di rifrazione, l’indice di rifrazione di un materiale è indicato in relazione al vuoto. Quando le persone generalmente si riferiscono alla velocità della luce, circa 3×108 metri al secondo (m/s), ciò a cui si riferiscono di solito è la velocità della luce nel vuoto. Questa velocità è una costante ed è lo standard con cui vengono confrontate altre velocità quando si tratta di luce e si determina il valore di rifrazione per un particolare materiale.
L’indice di rifrazione indica di quanto si riduce la velocità della luce quando si viaggia attraverso un particolare mezzo. Quando la luce passa dal vuoto al vetro trasparente, ad esempio, passa ancora attraverso il vetro, ma la maggiore densità del vetro altera il modo in cui la luce lo attraversa. La luce viene rallentata mentre attraversa il vetro e la sua direzione viene leggermente modificata mentre attraversa il vetro; questo è vero per qualsiasi tipo di materiale trasparente. Questo effetto può essere spesso osservato inserendo un bastone dritto in uno specchio d’acqua. Quando la luce che viaggia dal bastoncino all’occhio di una persona viaggia tra l’acqua e l’aria, viene rifratta e il bastoncino appare piegato nell’acqua.
Per determinare l’indice di rifrazione per un particolare mezzo, qualcuno determina la velocità della luce che viaggia attraverso quel mezzo e poi divide la velocità della luce nel vuoto per la velocità nel mezzo. Questo valore è indicato come un decimale e questo numero è indicato come il valore di rifrazione per quel materiale. L’indice per un particolare mezzo può essere leggermente diverso per diverse frequenze luminose, quindi di solito viene indicato il tipo di luce utilizzata, spesso una luce gialla. L’acqua ha un indice di rifrazione di circa 1.33, il che significa che la luce nel vuoto viaggia circa 1.33 volte più velocemente della luce nell’acqua, mentre i diamanti hanno un indice di circa 2.4, il che significa che la luce viaggia due volte più velocemente nel vuoto rispetto a un diamante.